(57)【要約】      （修正有）【課題】嵩比重が小さく、少ない添加量であっても溶融金属の表面を覆うことができ、また、金属アルミニウム粉末や金属マグネシウム粉末などの高価な酸化発熱材を配合しなくても、発熱して保温性に優れ、更に、硫黄及び燐の含有量が少なく、溶融金属に対して品質上の問題がなく、しかも、焼籾殻よりも安価である溶融金属用保温材を提供する。【解決手段】溶融金属用保温材は、溶融金属の表面に添加され、溶融金属の表面を覆うことにより溶融金属の温度低下を防止する溶融金属用保温材であって、使用済み畳の板状の芯材である稲藁製畳床を切断したものである。この場合に、前記溶融金属用保温材の大きさは、長方形の一畳サイズの畳床を、長辺方向で４等分以上且つ短辺方向で２等分以上に切断した大きさであることが好ましく畳の芯材でも焼籾殻と同等の保温性を有す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属の表面に添加され、溶融金属の表面を覆うことにより溶融金属の温度低下を防止する溶融金属用保温材であって、使用済み畳の板状の芯材である稲藁製畳床を切断したものであることを特徴とする溶融金属用保温材。
【請求項２】
前記溶融金属用保温材の大きさは、長方形の一畳サイズの畳床を、長辺方向で４等分以上且つ短辺方向で２等分以上に切断した大きさであることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属用保温材。
【請求項３】
長辺方向で８等分以上に切断したものであることを特徴とする、請求項２に記載の溶融金属用保温材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑鍋や取鍋などの容器に収容された溶融金属の湯面上に添加され、溶融金属の表面を覆うことにより溶融金属の温度低下を防止する溶融金属用保温材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉から出銑された溶銑は、溶銑鍋や混銑車に収容されて次工程の転炉工程に搬送される。また、転炉にて脱炭精錬されて溶製された溶鋼は、取鍋内に出湯されて次工程の連続鋳造工程に搬送される。これらの搬送用容器は、その内壁は熱伝導率の低い耐火物で構成されており、収容する溶融金属の温度低下を防止しているが、その上部側は開口しており、溶融金属の熱は外気に放散し、収容時間の経過に伴って溶融金属の温度は低下する。この温度低下に起因して、溶銑の場合には、表面が凝固してしまい溶銑鍋から溶銑を排出できなくなる、或いは、転炉脱炭精錬における鉄スクラップの配合比率を高めることができなくなるなどの問題が発生し、溶鋼の場合には、連続鋳造工程で最後まで鋳造することができなくなるなどの問題が発生する。特に、開口部の大きい溶銑鍋や取鍋で温度低下が著しい。
【０００３】
そこで、この温度低下を防止するために、容器に収容された溶融金属の表面に保温材を添加することが一般的に行われている。尚、温度降下を防止するために、容器の開口部を塞ぐための蓋を設置する場合もあるが、蓋だけでは保温効果は十分とはいえず、保温材が併用される。
【０００４】
国内の製鉄所においては、この保温材として、従来、焼籾殻（「炭化籾」ともいう）が多用されてきた。焼籾殻とは、籾殻（生籾殻）を蒸し焼きにして炭化させたものである。焼籾殻は、固定炭素（含有量；約４９質量％）とＳｉＯ2（含有量；約４３質量％）とを主成分とし、その嵩比重は約０．１１である。即ち、嵩比重が小さく、少ない量で溶融金属の表面全体を覆い、固定炭素が徐々に燃焼して発熱することにより、高い保温効果を発現する。固定炭素が燃焼した後は、ＳｉＯ2の層を形成し、溶融金属と外気とを遮断する。また更に、鋼製品において有害元素となる硫黄及び燐の含有量が少なく（全硫黄濃度；０．１３質量％程度、全燐濃度；０．２２質量％程度）、溶銑及び溶鋼を汚染することがない。
【０００５】
従来、焼籾殻は安価であり、安価であることも保温材して多用された理由であったが、近年では価格が上昇し、代替品が提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１には、木粉、籾殻などの代わりに製紙工場廃滓（パルプ；８５〜９５質量％、その他；５〜１５質量％）を乾燥させたものを保温材として使用することが提案され、特許文献２には、焼籾殻と焼成バーミキュライトとを、３：７〜７：３の割合で混合した保温材が提案され、また、特許文献３には、製紙パルプを２０〜５０質量％、植物繊維類の炭化品を５〜２０質量％、加熱により膨張性を有する無機材料を５〜２０質量％、加熱により酸化発熱性を有する酸化発熱材を５〜１５質量％、上記の各材料を固形化する固形材を５〜４０質量％含む固形物からなる保温材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭４８−４１９２４号公報
【特許文献２】特開平７−１４８５６０号公報
【特許文献３】特開２００３−３１９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。
【０００９】
即ち、特許文献１では、製紙工場廃滓を乾燥する必要があり、確かに製紙工場廃滓自体は安価であるが、乾燥工程に伴う費用が嵩み、得られる保温材は必ずしも安価とはいえない。
【００１０】
特許文献２では、焼成バーミキュライトを配合しており、その分、焼籾殻中の固定炭素の含有量が少なくなり、固定炭素の燃焼による発熱効果が少なく、保温性に問題がある。
【００１１】
特許文献３は、保温効果に優れるが、金属アルミニウム粉末や金属マグネシウム粉末などの高価な金属系の酸化発熱材を使用しており、焼籾殻に比較してはるかに高価で、焼籾殻の代替品にはなり得ない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、焼籾殻と同様に、嵩比重が小さく、少ない添加量であっても溶融金属の表面を覆うことができ、また、金属アルミニウム粉末や金属マグネシウム粉末などの高価な酸化発熱材を配合しなくても、発熱して保温性に優れ、更に、硫黄及び燐の含有量が少なく、溶融金属に対して品質上の問題がなく、しかも、焼籾殻よりも安価である溶融金属用保温材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための第１の発明に係る溶融金属用保温材は、溶融金属の表面に添加され、溶融金属の表面を覆うことにより溶融金属の温度低下を防止する溶融金属用保温材であって、使用済み畳の板状の芯材である稲藁製畳床を切断したものであることを特徴とするものである。
【００１４】
第２の発明に係る溶融金属用保温材は、第１の発明において、前記溶融金属用保温材の大きさは、長方形の一畳サイズの畳床を、長辺方向で４等分以上且つ短辺方向で２等分以上に切断した大きさであることを特徴とするものである。
【００１５】
第３の発明に係る溶融金属用保温材は、第２の発明において、長辺方向で８等分以上に切断したものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、使用済み畳の稲藁製畳床の切断されたものを溶融金属の保温材とするので、廃棄物の有効利用がなされ、これにより、焼籾殻に比較して大幅に安価な保温材とすることができる。また、畳床を構成する稲藁の組成は、生籾殻と類似しており、硫黄及び燐の含有量が少なく、溶融金属に対して品質上の問題がなく、且つ、含有される固定炭素の燃焼による発熱効果が得られ、保温性に優れており、更に、嵩比重も小さく、少ない添加量であっても溶融金属の表面を覆うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】溶銑鍋における付着地金量を、保温材として畳床を使用した場合と焼籾殻を使用した場合とで比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１９】
本発明においては、使用済み畳の板状の芯材である稲藁製畳床の切断されたものを、取鍋や溶銑鍋などの容器に収容された溶融金属の表面に添加され、溶融金属の表面を覆うことにより溶融金属の温度低下を防止する溶融金属用保温材として使用する。ここで、使用済み畳とは、古くなって使用に耐えられなくなったものや、使用可能ではあるが何らかの理由により取り外され、使用されなくなったものである。
【００２０】
畳は、芯材となる板状の畳床（たたみどこ）の表面を畳表（たたみおもて）でくるんで製造される。畳には、短辺と長辺との縦横比が１：２になっている長方形の一畳サイズと、これを横半分にした正方形の半畳サイズとの２種類があるが、本発明においては、どちらも保温材として使用する。
【００２１】
畳床は、乾燥させた稲藁を強く圧縮して縫い止め、厚さ５ｃｍ程度（標準的には５．５ｃｍ）の板状に加工するのが最も伝統的な製法であり、藁床（わらとこ）とも呼ばれる。稲作の副産物として生じる稲藁を有効に活用したもので、適度な弾力性、高い保温性、室内の調湿作用や空気浄化作用など高い機能をもつ。しかし、近年では材料の入手が困難であること、製造が難しいこと、重くて取り扱いが面倒であること、カビが生えやすいこと、などの理由から、木材のチップを圧縮成形したインシュレーションボードや発泡ポリスチレンを単板あるいは積層させた新素材が利用される場合もあるが、本発明では、稲藁製畳床つまり藁床を保温材として使用する。
【００２２】
溶融金属用保温材は、溶融金属を収容した容器内にオペレーターの人手で投入されることもあるので、投入しやすくするために、本発明においては、畳床を複数個に切断したものを保温材として使用する。一畳サイズの畳の大きさは、縦；９１０ｍｍ（３尺）、横；１８２０ｍｍ（６尺）のものが基本となるが、それよりも大きな京間（縦；９５５ｍｍ、横；１９１０ｍｍ）や小さな江戸間（縦；８８０ｍｍ、横；１７６０ｍｍ）などが存在するが、長方形の一畳サイズの畳床を、長辺方向で４等分以上、望ましくは８等分以上且つ短辺方向で２等分以上に切断したものを保温材とすることが好ましい。つまり、最も大きな京間サイズの畳床を考えれば、縦；４７８ｍｍ（９５５／２）、横；４７８ｍｍ（１９１０／４）の正方形以下の大きさに切断することが好ましい。望ましくは、縦；４７８ｍｍ（９５５／２）、横；２３９ｍｍ（１９１０／８）の長方形以下の大きさに切断することである。この場合、切断した畳床に、畳表が附随していても、附随していなくても、どちらでも構わない。畳表は、通常、い草または七島い（しちとうい）の茎を乾燥させて織った「ござ」であり、これも保温材として機能する。
【００２３】
稲藁製畳床の組成及び嵩比重の測定例を、焼籾殻と対比して表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、稲藁製畳床は、蒸し焼きしていないので、水分が高く、また揮発分が多いが、蒸し焼きしていないにもかかわらず固定炭素が１６．３質量％程度含有されており、溶融金属の上に添加されると、水分は蒸発気化して除去され、また、揮発分は燃焼または気化して除去され、固定炭素分が残留する。水分は保温効果を損なうが、燃焼する揮発分は、保温効果を上昇させる。また、残留する固定炭素分は燃焼して発熱し、保温効果を高める。特に、稲藁製畳床は、緻密に編み込まれているので、炭化処理が施されていないのもかかわらず難燃性を呈し、残留する固定炭素分は、一気に燃え上がることなく、焼籾殻と同様に長期間に亘って燃焼し続ける。固定炭素分の燃焼後は、灰分中のＳｉＯ2による層が溶融金属湯面上に形成され、溶融金属と外気とを遮断する。また、鉄鋼製品において有害元素となる硫黄及び燐の含有量が少なく、保温材である稲藁製畳床からの硫黄及び燐のピックアップは問題とならない。
【００２６】
また更に、稲藁製畳床は圧縮して縫い止めされており、その嵩比重は焼籾殻に比較して大きいが、高だか０．２３程度であり、オペレーターによる人手で容易に投入することができる。特に、一畳サイズの畳床を、長辺方向で８等分且つ短辺方向で２等分として１６等分にしたものは、適度の大きさ及び重さであり、目的とする位置に容易に投入することができる。
【００２７】
この稲藁製畳床からなる保温材を使用するにあたり、単独で使用しても、また、焼籾殻、木屑、ペーパースラッジ、レンガ屑などの他の保温材と併用してもよい。また更に、オペレーターの人手で投入するのみならず、投入機などを用いて投入してもよい。
【００２８】
保温対象の溶融金属としては、溶銑及び溶鋼などの鉄系溶融金属のみならず、銅やアルミニウムなどの非鉄金属の溶融金属を対象とすることができる。鉄系溶融金属を例とすれば、高炉から出銑され、溶銑鍋に収容された溶銑上に前記溶融金属用保温材を添加して溶銑を保温する、或いは、転炉から出湯され、取鍋に収容された溶鋼上に前記溶融金属用保温材を添加して溶鋼を保温することができる。更には、連続鋳造設備のタンディッシュ内の溶鋼上に添加し、タンディッシュ内の溶鋼を保温する場合にも使用することができる。
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、使用済み畳の稲藁製畳床の切断されたものを溶融金属の保温材とするので、廃棄物の有効利用がなされ、これにより、焼籾殻に比較して大幅に安価な保温材とすることができる。また、畳床を構成する稲藁の組成は、生籾殻と類似しており、硫黄及び燐の含有量が少なく、溶融金属に対して品質上の問題がなく、且つ、含有される固定炭素の燃焼による発熱効果が得られ、保温性に優れており、更に、嵩比重も小さく、少ない添加量であっても溶融金属の表面を覆うことができる。
【実施例１】
【００３０】
稲藁製畳床からなる本発明の保温材を、高炉から出銑される溶銑を受銑し、この溶銑を製鋼工場転炉ヤードまで搬送する溶銑鍋における保温材として適用した例を説明する。
【００３１】
空の状態の溶銑鍋の質量を予め測定し、この溶銑鍋を高炉鋳床の直下に配置して高炉から出銑された約１００トンの溶銑を受銑した。受銑後、溶銑温度を測定し、次いで、稲藁製畳床を保温材として溶銑鍋内の溶銑上にオペレーターの人手により添加した。使用した稲藁製畳床からなる保温材の大きさは、京間サイズの一畳の畳床を、長辺方向で約８等分且つ短辺方向で約２等分した、縦が約４７８ｍｍ、横が約２３９ｍｍの大きさである。この保温材を１つの溶銑鍋あたり約７０ｋｇ添加した。
【００３２】
溶銑を収容した溶銑鍋を０．５〜１．５時間の間で製鋼工場の連続鋳造ヤードに搬送し、連続鋳造ヤードにおいて約４時間かけて２〜３回に分けて取鍋内の残溶鋼を加え１５０〜１７０トンとし（１回当り１０〜２０トンの溶鋼を追加）、この溶銑鍋を転炉ヤードに搬送し、収容した溶銑（溶鋼も含む）を溶銑鍋から転炉装入鍋に移し変えた。
【００３３】
この移し変え後の空の溶銑鍋の質量を測定し、この溶銑鍋質量と受銑前の溶銑鍋質量との差分を、溶銑鍋における付着地金量として測定した。保温効果が少ない場合には、溶銑鍋内の溶銑の温度降下が大きく、付着地金量が増加する。付着地金量は、受銑から移し変えまでの時間（「リードタイム」という）が長くなると増加するので、付着地金量は、リードタイムが同等の条件の溶銑鍋で測定した。
【００３４】
また、比較のために、従来保温材として使用した焼籾殻を使用した場合も付着地金量を測定した。焼籾殻の添加量は、溶銑鍋あたり約６０ｋｇである。
【００３５】
図１に、溶銑鍋における付着地金量の測定結果を、保温材として畳床を使用した場合と焼籾殻を使用した場合とで比較して示す。また、図１には、溶銑温度と付着地金量との関係の回帰式を、実線で畳床の場合を、また破線で焼籾殻の場合を示すが、図１に示すように、付着地金量は、畳床を使用した場合と焼籾殻を使用した場合とで同等であることが確認できた。即ち、稲藁製の畳床は溶銑の保温材として焼籾殻と同等の保温効果があることが確認できた。
【図１】
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